Introducción

En cualquier proyecto de canalización a gran escala, ya sea estructural o de transporte de fluidos, los directores de proyecto y los ingenieros deben enfrentarse a una variable esencial e inevitable: Peso. El peso de los tubos es el factor más crítico en el presupuesto de un proyecto. Determina los costes logísticos y de transporte, la capacidad de elevación de la grúa, los cálculos de carga estructural y, lo que es más importante, el coste total de adquisición, ya que la gran mayoría de los tubos de gran diámetro se venden por toneladas. Muchos en la industria confían en las tablas de peso de tubos de acero prefabricados, pero un verdadero profesional - un ingeniero, un director de proyecto o un comprador técnico - debe entender cómo se construye ese gráfico. ¿Cuál es su fundamento científico? ¿Y qué hacer cuando un tubo (por ejemplo, un tubo LSAW de 48 pulgadas hecho a medida) no aparece en la tabla estándar? Esta guía ofrece ambas cosas. En primer lugar, le proporcionaremos las tablas de referencia completas. En segundo lugar, y lo que es más importante, le daremos la fórmula completa de ingeniería del peso de los tubos y le explicaremos su fundamento: el densidad del acero al carbono. Esta guía le mostrará cómo calcular el peso de la tubería para cualquier tubería, cualquier tamaño, en cualquier momento.

tabla de fórmulas de cálculo del peso de los tubos de acero.

 

La constante: la densidad del acero al carbono

Antes de realizar cualquier cálculo, es necesario conocer su constante. Todo el peso de la tubería de acero se calculan sobre la base de la densidad constante del propio material de acero. La densidad es simplemente masa por volumen. Aunque puede haber ligeras variaciones entre aleaciones, la densidad estándar para el acero al carbono típico (el material utilizado para productos como ASTM A53, API 5L y tubo estructural) es una cifra que todo ingeniero debería tener memorizada. He aquí los dos valores fundamentales que debes memorizar:

· Métrica: 7850 kg/m³ (o 7,85 g/cm³)

· Imperial: 490 lb/pie³ (o 0,2836 lb/pulg³)

Esta constante es la piedra angular. Todas las fórmulas y todos los números de todas las tablas de pesos estándar se derivan de este único valor.

La fórmula del núcleo: Cómo calcular el peso del tubo

Es la herramienta más valiosa de esta guía. Un gráfico es una referencia, pero la fórmula es una herramienta universal.

El primer principio: la lógica

La lógica para calcular el peso de un tubo es sencilla. No se paga por el “agujero”, sino sólo por el acero. Por lo tanto, el peso es: Peso = Volumen de acero × Densidad de acero.

Para calcular el volumen del acero, primero hay que calcular su sección transversal:

1. Sección transversal = (Área total del círculo exterior) - (Área del agujero interior)

2. Fórmula de área: A = (π/4) * D²

3. Por lo tanto, el Área = [ (π/4) * OD² ] - [ (π/4) * ID² ]

(Donde OD es Diámetro Exterior e ID es Diámetro Interior)

4. Puesto que DI = DE - (2 * Espesor de pared), se puede sustituir por esto, pero el cálculo es engorroso.

La fórmula del ingeniero (el método del “número mágico”)

Para simplificarlo en el uso diario, los ingenieros desarrollaron una fórmula mucho más rápida que utiliza directamente el diámetro exterior (OD) y el espesor de pared (WT). Esta fórmula aproxima el área de la sección transversal como π * (OD - WT) * WT y, a continuación, calcula previamente la geometría (π) y la multiplica por la densidad del acero al carbono para crear un único “número mágico” o factor de conversión. Este es el fórmula del peso del tubo por pie (Imperial) y peso del tubo de acero por metro (métrica) que utilizan los profesionales.

Fórmula métrica (peso en kg por metro): W (kg/m) = (OD [mm] - WT [mm]) * WT [mm] * 0,0246615

· W: Peso en kg/metro

· OD: Diámetro exterior en milímetros

· WT: Espesor de pared en milímetros

· 0.0246615: El “número mágico” para el cálculo del acero métrico.

Fórmula imperial (peso en libras por pie): W (lb/ft) = (OD [in] - WT [in]) * WT [in] * 10.69

· W: Peso en lb/pie

· OD: Diámetro exterior en pulgadas

· WT: Espesor de pared en pulgadas

· 10.69: El “número mágico” para calcular el acero imperial.

Autoridad de la construcción: ¿De dónde viene 0,02466? No es magia; son matemáticas. Es el resultado de (π/1000) * 7,85, que tiene en cuenta la conversión de la densidad 7,85 g/cm³ a kg/mm³ y su aplicación a las dimensiones en milímetros. Una derivación más precisa es (OD - WT) * WT * π * (7850 kg/m³) / 1.000.000 (mm²/m²), que se simplifica a (OD - WT) * WT * 0,0246615.... Comprender esto demuestra la autoridad de la fórmula.

La herramienta de referencia: Tabla de pesos de los tubos de acero (ASME B36.10M)

Mientras que la fórmula es de cálculo, el gráfico es de velocidad. El siguiente gráfico proporciona la peso teórico para los tamaños de tubería más comunes definidos por la ASME B36.10 estándar, calculado mediante la fórmula anterior. Este gráfico es una herramienta indispensable para ingenieros y estimadores que trabajan con inventarios de tuberías estándar.

(Nota: SCH = Schedule, STD = Standard Wall, XS = Extra Strong, XXS = Double Extra Strong)

NPS (en) D.E. (pulg.) Horario Espesor de pared (pulg.) Peso (lb/ft) Peso (kg/m)
1″ 1.315 SCH 40 / STD 0.133 1.68 2.50
1″ 1.315 SCH 80 / XS 0.179 2.17 3.23
2″ 2.375 SCH 40 / STD 0.154 3.65 5.43
2″ 2.375 SCH 80 / XS 0.218 5.02 7.47
3″ 3.500 SCH 40 / STD 0.216 7.58 11.28
3″ 3.500 SCH 80 / XS 0.300 10.25 15.25
4″ 4.500 SCH 40 / STD 0.237 10.79 16.06
4″ 4.500 SCH 80 / XS 0.337 14.98 22.29
6″ 6.625 SCH 40 / STD 0.280 18.97 28.23
6″ 6.625 SCH 80 / XS 0.432 28.57 42.51
8″ 8.625 SCH 40 / STD 0.322 28.55 42.48
8″ 8.625 SCH 80 / XS 0.500 43.39 64.57
10″ 10.750 SCH 40 / STD 0.365 40.48 60.24
10″ 10.750 SCH 80 / XS 0.500 54.74 81.46
12″ 12.750 SCH 40 / STD 0.406 53.52 79.64
12″ 12.750 SCH 80 / XS 0.500 65.42 97.35
14″ 14.000 SCH 40 / STD 0.438 63.45 94.42
14″ 14.000 SCH 80 / XS 0.594 85.60 127.38
16″ 16.000 SCH 40 / STD 0.500 82.77 123.17
16″ 16.000 SCH 80 / XS 0.656 107.50 159.97
18″ 18.000 SCH 40 / STD 0.562 104.67 155.76
18″ 18.000 SCH 80 / XS 0.750 138.15 205.58
20″ 20.000 SCH 30 / STD 0.500 104.13 155.00
20″ 20.000 SCH 60 / XS 0.812 167.33 249.00
24″ 24.000 SCH 20 / STD 0.375 94.62 140.81
24″ 24.000 SCH 40 / XS 0.688 171.28 254.88
30″ 30.000 SCH STD (20) 0.375 118.66 176.58
30″ 30.000 SCH XS (30) 0.500 157.86 234.92
36″ 36.000 SCH STD (20) 0.375 142.70 212.35
36″ 36.000 SCH 30 0.500 189.92 282.63
48″ 48.000 SCH STD (20) 0.375 190.79 283.90
48″ 48.000 SCH 30 0.500 253.99 377.98

Aplicación práctica

El gráfico anterior es útil, pero ¿qué ocurre cuando su proyecto requiere una especificación no estándar? En Allland's productos principales-gran diámetro Tubos de acero LSAW y Tubos de acero SSAW-sus especificaciones son casi siempre personalizadas. Nunca encontrará un tubo “ASME 48 pulgadas SCH 65”. Sus especificaciones serán: OD 1219.2mm, WT 20mm. Aquí es donde el gráfico falla, y la fórmula se convierte en su herramienta más importante.

Ejemplo real: Cálculo del peso de los tubos LSAW

· Problema: Su proyecto requiere 1.000 metros de tubo LSAW con un diámetro exterior de 48 pulgadas (1219,2 mm) y un espesor de pared de 20 mm. Cuál es el peso teórico por metro y cuál es el tonelaje total de su petición de oferta?

· Datos (métrica):

DE = 1219,2 mm

WT = 20 mm

· Fórmula:

W (kg/m) = (OD - WT) * WT * 0,0246615

· Cálculo:

4.1 W = (1219.2 - 20) * 20 * 0.0246615

4.2 W = (1199.2) * 20 * 0.0246615

4.3 W = 23984 * 0.0246615

4,4 W ≈ 591,46 kg/metro

· Tonelaje total:

4,5 Peso total = 591,46 kg/m * 1.000 metros

4,6 Peso total = 591.460 kg

4,7 Tonelaje total = 591,46 toneladas métricas

Ahora puede enviar sus peticiones de oferta a Allland para 591,46 toneladas de tubo LSAW de 1219,2 mm x 20 mm, y obtendrá un presupuesto preciso y competitivo basado en ese tonelaje.

Nota del ingeniero: Peso teórico frente a peso real

Una vez más, este último consejo es lo que distingue a un comprador profesional de un novato. El peso que acaba de calcular es el peso teórico. Es el peso para las dimensiones “nominales” (el nombre de la pipa). El peso real se refiere al peso real del tubo si lo colocara en una balanza. No son lo mismo porque todas las normas de fabricación ( API 5L para LSAW ) permite un poco de variación o tolerancia en el producto final. Por ejemplo: un espesor de pared de 20 mm puede tener una tolerancia de fabricación de -5% / + 10%. Esto significa que la pared en cualquier punto puede ser tan fina como 19mm o tan gruesa como 22mm. Se trata de una diferencia crítica, especialmente en lo que respecta al coste: El peso teórico se utiliza para el diseño, la ingeniería y la fijación del precio inicial. Peso real (peso en báscula) El peso real de la tubería (peso en báscula que figura en el certificado de prueba de laminación) se utiliza a menudo para la facturación, sobre todo cuando el precio final se decide en función de la equidad y la transparencia.

Conclusión

La base de todo cálculo del peso de los tubos de acero es el físico densidad del acero al carbono-una constante de 7850 kg/m³ (490 lb/ft³). A partir de esta constante, obtenemos dos herramientas críticas: el Tabla de pesos de los tubos de acero para una referencia rápida de los tamaños estándar, y el Fórmula del peso del tubo para todos los proyectos personalizados y de gran diámetro. W (kg/m) = (OD - WT) * WT * 0,02466 es la herramienta más potente del ingeniero para esta tarea. Como fabricante especializado de Tubos de acero LSAW y Tubos de acero SSAW, Allland entiende que un cálculo preciso del tonelaje es la base del presupuesto de su proyecto. Un cálculo de peso adecuado es el principio de todo, un control sobre su logística, ingeniería y, lo que es más importante, su coste total de compra. Póngase en contacto con nuestro equipo técnico hoy mismo con sus requisitos precisos y emitiremos un presupuesto completo basado en un peso teórico exacto, que le permitirá proyectar con certeza.